Wien – Ein wichtiger Signalgeber für jahreszeitliche Anpassungen von Organismen ist die Änderung der Tageslänge. Das Sonnenlicht steuert dabei Prozesse wie Vermehrung, Aktivität, Fressen oder Schlaf. Aber nicht nur die Anzahl der Tagesstunden, auch die Intensität des ultravioletten Lichts hat Einflüsse auf das saisonale Verhalten einiger Arten. Am Beispiel von Borstenwürmern stellte ein internationales Forscherteam unter Leitung von Wiener Wissenschaftern fest, dass die Tiere an langen Tagen auf eine reduzierte Einstrahlung von UV-A-Licht mit signifikant verringerter Bewegungsaktivität reagieren – ganz so als ob es Winter wäre.
Fehlendes UV-Licht bei Laborexperimenten
Um die Einflüsse der Tageslänge zu erforschen, werden im Labor Tiere unterschiedlich lange Licht ausgesetzt. Den künstlichen Lichtquellen fehlt den Forschern zufolge allerdings oft ein Teil des natürlichen Sonnenlichts, nämlich die UV-A- und UV-B-Strahlung.
Die Neurobiologin Kristin Tessmar-Raible von den Max Perutz Labs der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien und ihre Kollegen haben die natürlichen Lichtverhältnisse im Golf von Neapel (Italien) gemessen, einem der Lebensräume des marinen Borstenwurms Platynereis dumerilii. Dabei stellten sie fest, dass die Lichtintensität von UV-Wellenlängen jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen ist, die sich von den saisonalen Änderungen der Tageslänge unterscheiden.
Um die Frage zu klären, ob diese Veränderungen des UV-Lichts Einfluss auf die Tiere haben, konstruierten die Forscher Lampen, deren Licht den natürlichen Verhältnissen besser ähneln als die herkömmliche Laborbeleuchtung. So konnten sie im Fachjournal "Nature Ecology and Evolution" zeigen, dass die Borstenwürmer ihren Neurohormonspiegel und ihr Verhalten an Änderungen der Intensität der UV-A-Strahlung anpassen.
Hormonspiegel und UV-A-Strahlung
Wurde die Intensität des UV-A-Lichts bei einem sommerlichen Tag-Nacht-Rhythmus von 16 Stunden Helligkeit und acht Stunden Dunkelheit reduziert, verringerte sich die Bewegungsaktivität der Würmer signifikant. Sie war dann vergleichbar mit der Aktivität bei nur acht Stunden Licht und 16 Stunden Dunkelheit, also wie im Winter.
Die Wissenschafter identifizierten mit c-opsin 1 den verantwortlichen Lichtrezeptor, der diese Reaktion steuert. Würmer, denen dieser Rezeptor fehlte, zeigten veränderte Mengen von Enzymen, die wichtige Neurohormone, wie Dopamin und Serotonin, produzieren.
Einflüsse auf andere Tierstämme?
Solche für UV-Licht empfindliche Lichtrezeptoren finden sich auch in anderen Organismen – von Fischen bis zum Menschen. "Wir denken oft, dass UV-A-Licht etwas ist, vor dem man sich schützen muss, aber in diesen Würmern hat es eine biologische Funktion. Es wird spannend werden herauszufinden, welchen Einfluss natürliche Schwankungen der UV-A-Lichtintensität auf andere Tiere und den Menschen haben", erklärte Tessmar-Raible.
Wie das UV-A-Licht die sensible Balance beeinflusst, mit der Meeresbewohner in ihrem hochkomplexen Ökosystem ihr Verhalten zeitlich korrekt steuern müssen, ist noch unklar. Dieser Aspekt interessiert aber nicht nur die Molekulargenetiker, sondern auch die Meeresökologen. (red, APA, 17.1.2021)